煉油工藝講座

1、煉油工藝介紹一、石油煉制概述 石油煉制（簡(jiǎn)稱煉油）：就是以原油為基本原料，通過一系列煉制工藝（或過程），例如常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、延遲焦化、煉廠氣加工及產(chǎn)品精制等，把原油加工成各種石油產(chǎn)品，如各種牌號(hào)的汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油、溶劑油、重油、臘油、瀝清和石油焦，以及生產(chǎn)各種石油化工基本原料 。原油的一次加工原油通過常減壓蒸餾可分割成汽油、煤油、（輕）柴油等輕質(zhì)餾分油，各種潤(rùn)滑油餾分、裂化原料（即減壓餾分油或臘油）等重質(zhì)餾分油及減壓渣油。其中除渣油外其余又叫直餾餾分油。從我國(guó)主要油田的原油中可獲得20%-30%的輕質(zhì)餾分油，40%-60%的直餾餾分油，個(gè)別原油可達(dá)80%-90%。原油的

2、二次加工原油的二次加工根據(jù)生產(chǎn)目的的不同有許多種過程，如以重質(zhì)餾分油和渣油為原料的催化裂化和加氫裂化、以直餾汽油為主要原料生產(chǎn)高辛烷值汽油或輕質(zhì)芳烴苯、甲苯、二甲苯等的催化重整、以渣油為原料生產(chǎn)石油焦或燃料油的焦化或減粘裂化等。 1、原油的分類工業(yè)分類法化學(xué)分類法2、原油的加工方案原油的加工方案與原油的特性及國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)石油產(chǎn)品的需求密切相關(guān)，尤其是前者對(duì)制定合理的原油加工方案起著決定性的作用。見例一、例二例一：屬于石蠟基原油的大慶原油，其減壓餾分油是催化裂化的好原料，更是生產(chǎn)潤(rùn)滑油的好原料，用其生產(chǎn)的潤(rùn)滑油質(zhì)量好，收率高，同時(shí)得到的石蠟質(zhì)量也很好。但是由于大慶原油中含膠質(zhì)和瀝青質(zhì)較少，用其減壓

3、渣油很難制得高質(zhì)量的瀝青產(chǎn)品。因此，在確定大慶這類原油的加工方案時(shí)，應(yīng)首先考慮生產(chǎn)潤(rùn)滑油和石蠟，同時(shí)生產(chǎn)一部分輕質(zhì)燃料。例二：與此相反，用屬于環(huán)烷基的孤島原油生產(chǎn)的潤(rùn)滑油，不僅質(zhì)量差，而且加工十分復(fù)雜。但是，利用孤島原油的減壓渣油可以得到高質(zhì)量的瀝青產(chǎn)品。因此，在考慮孤島原油的加工方案時(shí)，不考慮生產(chǎn)潤(rùn)滑油。原油加工方案的類型一燃料型：產(chǎn)品基本上都是燃料，如汽油、噴氣燃料、柴油、和重油等，還可以生產(chǎn)燃料氣、芳烴和石油焦等；詳見流程圖。燃料型煉油廠的特點(diǎn)是通過一次加工（即常減壓蒸餾）盡可能將原油中的輕質(zhì)餾分汽油、煤油和柴油分出，并利用催化裂化和焦化等二次加工工藝，將重質(zhì)餾分轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油。隨著石油的

4、綜合利用以及石油化工的發(fā)展，大多數(shù)燃料型煉油廠都已轉(zhuǎn)變成了燃料化工型煉廠。加工原油方案的類型二 燃料化工型這種加工方案以及生產(chǎn)燃料和化工產(chǎn)品或者原料為主，具有燃料型煉廠的各種工藝以及裝置，同時(shí)還包括一些化工裝置。原油先經(jīng)過一次加工分出其中的輕質(zhì)餾分，其余的重質(zhì)餾分再進(jìn)一步通過二次加工轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油。輕質(zhì)餾分一部分用作燃料，一部分通過催化重整、裂解工藝制取芳香烴和烯烴，作為有機(jī)合成的原料。利用芳香烴和烯烴為基礎(chǔ)原料，通過化工裝置還可以生產(chǎn)醇、酮、酸等基本有機(jī)原料和化工產(chǎn)品（附典型流程圖）。加工原油方案的類型三 燃料潤(rùn)滑油型這種加工方案除生產(chǎn)各種燃料外還生產(chǎn)各種潤(rùn)滑油。原油通過一次加工將其中的輕質(zhì)餾

5、分分出，剩余的重質(zhì)餾分經(jīng)過各種潤(rùn)滑油生產(chǎn)工藝，如溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫臘、白土精制或加氫精制等，生產(chǎn)各種潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。將各種基礎(chǔ)油以及添加劑按照一定要求進(jìn)行調(diào)合，即可制得各種潤(rùn)滑油。石油基原油大多數(shù)采用的是這種燃料潤(rùn)滑油型加工方案（附工藝流程圖）。加工原油方案的類型四 燃料潤(rùn)滑油化工型這種加工方案除了生產(chǎn)各種燃料和潤(rùn)滑油外，同時(shí)還生產(chǎn)一些石油化工產(chǎn)品或者為石油化工提供原料。它是燃料潤(rùn)滑油加工方案向化工方向發(fā)展的結(jié)果。 3、煉油主要設(shè)備煉油工藝所使用的裝置叫做煉油（工藝）裝置。煉油裝置是由一定的設(shè)備，按照一定的工藝要求組織而成的。不同的工藝過程所使用的設(shè)備也有區(qū)別。根據(jù)作用的不同，可將煉油

6、設(shè)備大致分為六種類型，即：流體輸送設(shè)備、加熱設(shè)備、換熱設(shè)備、傳質(zhì)設(shè)備、反映設(shè)備和容器等。3.1流體輸送設(shè)備這類設(shè)備主要用于輸送各種液體（如原油、汽油、柴油、水等）和氣體（油氣、空氣、蒸氣），使這些物料從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備，或者使其壓力升高或降低，以滿足煉油工藝的要求。在煉油廠用以輸送液體的機(jī)械主要是泵，常用的有離心泵、往復(fù)泵、旋渦泵等。輸送氣體的機(jī)械主要有壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、真空泵等。除此之外，流體輸送設(shè)備還包括各類管線、閥門等。 在原油裝置里，各類機(jī)泵、管線和閥門的用量很大。例如常減壓蒸餾裝置中，泵的投資約占總投資的5%；催化裂化裝置中僅主風(fēng)機(jī)和氣體壓縮機(jī)約占總投資的6%；加氫裂化裝置壓縮機(jī)的

7、動(dòng)力消耗相當(dāng)于整個(gè)裝置的60%。一個(gè)煉油工藝裝置所需的閥門數(shù)以千計(jì)，管線總長(zhǎng)可達(dá)萬米以上。所以常把流體輸送設(shè)備比做煉油廠的“動(dòng)脈”。3.2 加熱設(shè)備為了把原油加熱到一定的溫度，使油品汽化或?yàn)橛推愤M(jìn)行反應(yīng)提供足夠的熱量和反應(yīng)空間，都需要采用加熱設(shè)備，常用的是管式加熱爐。 3.3 換熱設(shè)備把熱量從高溫流體傳給低溫流體的設(shè)備，叫做熱交換器或換熱器。煉油廠使用換熱器的目的是加工原料、冷凝、冷卻油品，并從中回收熱量、節(jié)約燃料。這些設(shè)備也叫冷換設(shè)備。在煉油裝置中，各種換熱器的剛材耗量占煉油廠工藝設(shè)備占總量的40%以上；建設(shè)投資在原油蒸餾裝置中約占20%，在催化重整和加氫脫硫裝置中約占15%。一個(gè)年處理量為

8、250萬噸的煉油廠，各個(gè)裝置所需的換熱器在200臺(tái)以上。 換熱器的類型很多，在煉油工藝裝置中應(yīng)用較多的是管殼式換熱器和空氣冷卻器，個(gè)別裝置還使用套管式換熱器，沉浸式、噴淋式冷卻器等。 3.4 傳質(zhì)設(shè)備 這類設(shè)備用于精餾、吸收、解吸、抽提等過程，由于在這些過程中，物料發(fā)生了質(zhì)量的傳遞，所以叫傳質(zhì)設(shè)備。常用的傳質(zhì)設(shè)備有各種塔器，如精餾塔、吸收塔、解吸塔和抽提塔等。3.5 反應(yīng)設(shè)備 反應(yīng)設(shè)備是為了煉油工藝中進(jìn)行的各類化學(xué)反應(yīng)提供場(chǎng)所。工藝裝置不同，采用的反應(yīng)器類型也有差別，如催化裂化采用提升管反應(yīng)器，催化加氫采用固定床、沸騰床或懸浮床反應(yīng)器，烷基化采用階梯式反應(yīng)器等等。3.6 容器 容器主要適用于儲(chǔ)

9、存各種油品、石油氣或其他物料，其中儲(chǔ)油罐的用量最大。煉油裝置中的容器（罐）有些是用于和液、油和水的分離以及用作某些物流的緩沖罐。根據(jù)物料量和用途的不同，容器的大小可以從小于1立方米到幾萬甚至十幾萬立方米。 以上各種設(shè)備中，有的主要用于煉油裝置，如加熱爐、塔、換熱器等叫工藝設(shè)備；有的則不限于煉油裝置，如泵、壓縮機(jī)等叫通用設(shè)備。二、原油的常減壓蒸餾原油蒸餾是原油加工的第一道工序，通過蒸餾將原油分成汽油、煤油、柴油等各種油品和后續(xù)加工過程的原料，因此，又叫原油的初餾。原油蒸餾裝置在煉廠中占有重要的地位，被稱為煉油廠的“龍頭”。由于原油中含有雜質(zhì)，在蒸餾前需要進(jìn)行原油的預(yù)處理。 1、原油的預(yù)處理從油井

10、開采出來的原油的大多含有水分、鹽類和泥沙等，一般在油田脫除后外輸至煉油廠。但是由于一次脫鹽、脫水不易徹底，因此，原油進(jìn)煉廠進(jìn)行蒸餾前，還需要再一次進(jìn)行脫鹽、脫水。在油田脫水過后的原油，仍然含有一定量的鹽和水。所含鹽類除有一小部分以結(jié)晶狀態(tài)懸浮于油中外，絕大部分溶于水中，并以微粒狀態(tài)分散在油中，形成較穩(wěn)定的油包水型乳化液。 原油含水，少量水汽化后，使塔內(nèi)氣相體積急劇增加，導(dǎo)致蒸餾過程波動(dòng)，影響正常操作，系統(tǒng)壓力將增大，動(dòng)力消耗增加，嚴(yán)重時(shí)引起蒸餾塔超壓或出現(xiàn)沖塔事故。原油中氯化鈉的含量為最多，約占75%左右。這些物質(zhì)受熱后易水解，生成鹽酸，腐蝕設(shè)備；其次，在換熱器和加熱爐中，隨著水分的蒸發(fā)，鹽類

11、沉積在管壁上形成鹽垢，降低傳熱效率，增大流動(dòng)壓降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)t管或堵塞管路；再次，由于原油中的鹽類大多殘留在重餾分油和渣油中，所以還會(huì)影響二次加工過程及其產(chǎn)品的質(zhì)量。由于上述原因，目前國(guó)內(nèi)外煉油廠對(duì)原油蒸餾前脫鹽脫水的要求是：含鹽量小于3毫克/升；含水量小于0.2%。 1.1原油脫鹽脫水的基本原理 煉油廠廣泛采用的是加破乳劑和高壓電場(chǎng)聯(lián)合作用的方法，即所謂電脫鹽脫水。為了提高水滴的沉降速度，電脫鹽過程是在一定的溫度下進(jìn)行的，通常是80120攝氏度左右甚至更高發(fā)（如150度），視原油性質(zhì)而定。 破乳劑都是合成高分子或超高分子量的表面活性劑，按化學(xué)組成分類有醚型、酰胺型、胺型和酯型四大類。國(guó)

12、內(nèi)煉油廠常用的原油破乳劑是BP-169（聚醚型）和2040破乳劑（聚丙二醇 醚 與 環(huán) 氧 乙 烷 化 合 物 ） ， 加 入 量 約 為1020ppm。不同的原油所適用的破乳劑及其加入量是不同的。 1.2原油脫鹽脫水的工藝流程 原油自油罐抽出，與破乳劑、洗滌水按比例混合，經(jīng)換熱器與裝置中某熱流換熱達(dá)到一定的溫度，再經(jīng)過一個(gè)混合閥（或混合器）將原油、破乳劑和水分充分混合后，送入一級(jí)電脫鹽罐進(jìn)行第一次脫鹽脫水。在電脫鹽罐內(nèi)，在破乳劑和高壓電場(chǎng)下（強(qiáng)電場(chǎng)梯度為5001000伏/厘米。弱電場(chǎng)梯度為150300伏厘米）的共同作用下，乳化液被破壞，小水滴聚結(jié)成大水滴，通過沉降分離，排出污水（主要是水及溶

13、解在其中的鹽，還有少量的油）。 一級(jí)電脫鹽的脫鹽率約為9095%。一級(jí)脫后原油再與破乳劑及洗滌水混合后送入二級(jí)電脫鹽罐進(jìn)行第二次脫鹽、脫水。通常二級(jí)電脫鹽罐排出的水含鹽量不高，可將它回注到一級(jí)混合閥前，這樣既節(jié)省用水又減少含鹽污水的排出量。在上述電脫鹽過程中，注水的目的在于溶解原油中的結(jié)晶鹽，同時(shí)也可以減弱乳化劑的作用，有利于水滴聚集。 2、原油的常減壓蒸餾原油中所含的輕質(zhì)油品是有限的。如前所述，我國(guó)主要油田的原油中含有汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油品的量一般為2030%。為了蒸出更多的餾分油作為二次加工的原料，原油的常壓蒸餾和減壓蒸餾一般是聯(lián)接在一起而構(gòu)成常減壓蒸餾。 2.1原油蒸餾的基本原理及特

14、點(diǎn) 蒸餾：將液體混合物加熱使之氣化，然后再將蒸氣冷凝和冷卻，使原液體混合物達(dá)到一定程度的分離。這個(gè)過程叫做蒸餾。蒸餾的依據(jù)是混合物中各組分沸點(diǎn)（揮發(fā)度）的不同。蒸餾有多種形式，可歸納為閃蒸（平衡氣化或一次氣化）、簡(jiǎn)單蒸餾（漸次氣化）和精餾三種。 精餾是分離液相混合物的一種很有效的方法，它是在多次部分氣化和多次部分冷凝過程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種蒸餾方式，煉油廠中大部分的石油精餾塔，如原油精餾塔、催化裂化和焦化產(chǎn)品的分餾塔、催化重整原料的預(yù)分餾塔以及一些工藝過程中的溶劑回收塔等，都是通過精餾這種蒸餾方式進(jìn)行操作的。 原油常壓蒸餾以及其特點(diǎn) 原油蒸餾一般包括常壓蒸餾和減壓蒸餾兩個(gè)部分 ：原油的常壓蒸

15、餾：既為原油在常壓（或稍高于常壓）下進(jìn)行的蒸餾，所用的蒸餾設(shè)備叫做原油常壓精餾塔（簡(jiǎn)稱常壓塔）。原油常壓蒸餾的工藝特點(diǎn)：原油經(jīng)過常壓蒸餾得到的是汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)餾分油和常壓重油，這些產(chǎn)品不同于一般精餾的產(chǎn)品，它們也是復(fù)雜的混合物，其質(zhì)量是靠一些質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來控制的，如汽油餾程的干點(diǎn)不能高于205度，柴油餾程的95%餾出溫度不高于365度等，所以對(duì)各產(chǎn)品的分餾精確度要求不是很高，即不要求把原油這一復(fù)雜的混合物精確分開。 減壓蒸餾以及其特點(diǎn)減壓蒸餾是在壓力低于100千帕的負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行的蒸餾過程。由于物質(zhì)的沸點(diǎn)隨外壓的減小而降低，因此在較低的壓力下加熱常壓重油，上述高沸點(diǎn)餾分就會(huì)在較低的溫度下氣

16、化，從而避免了高沸點(diǎn)餾分的裂解。通過減壓精餾塔可得到這些高沸點(diǎn)餾分，而塔底得到的是沸點(diǎn)在500以上的減壓渣油。 減壓蒸餾塔的特點(diǎn)1 減壓精餾塔分燃料型和潤(rùn)滑油型兩種燃料型減壓塔主要生產(chǎn)二次加工如催化裂化、加氫裂化等原料，它對(duì)分離精確度潤(rùn)滑油型減壓塔以生產(chǎn)潤(rùn)滑油餾分為主，希望得到顏色淺、殘?zhí)恐档汀s程較窄、安定性好的減壓餾分油，因此不僅要求拔除率高，而且具有較高的分離精確度。要求不高，希望在控制雜質(zhì)含量的前提下，如殘?zhí)恐档?、重金屬含量少等，盡可能提高餾分油拔除率。潤(rùn)滑油型減壓塔以生產(chǎn)潤(rùn)滑油餾分為主，希望得到顏色淺、殘?zhí)恐档?、餾程較窄、安定性好的減壓餾分油，因此不僅要求拔除率高，而且具有較高的分離

17、精確度。 2. 2原油蒸餾的工藝裝置一個(gè)煉油生產(chǎn)裝置有各種工藝設(shè)備（加熱爐、塔、反應(yīng)器）及機(jī)泵等，它們是為完成一定的生產(chǎn)任務(wù)，按照一定的工藝技術(shù)要求和原料的加工流向互相聯(lián)系在一起，即構(gòu)成一定的工藝流程。 原油蒸餾的工藝流程 目前煉油廠最常采用的原油蒸餾流程是雙塔流程和三塔流程。雙塔流程包括兩個(gè)部分（不包括原油的預(yù)處理）：常壓蒸餾和減壓蒸餾。三塔流程包括三個(gè)部分：原油初餾、常壓蒸餾和減壓蒸餾。大型煉油廠的原油蒸餾裝置多采用三塔流程。原油蒸餾工藝流程的類型 之一1. 燃料型1.1 原油初餾: 其主要作用是拔出原油中的輕汽油餾分。從罐區(qū)來的原油先經(jīng)過換熱（熱源一般是本裝置內(nèi)的熱源），溫度達(dá)到8012

18、0左右進(jìn)入電脫鹽罐進(jìn)行脫鹽、脫水。脫后原油再經(jīng)過換熱，溫度達(dá)到210250，這時(shí)較輕的組分已經(jīng)氣化，氣液混合物一起進(jìn)入初餾塔，塔頂出輕汽油餾分（初頂油），塔底為拔頭原油。 1.2 常壓蒸餾 : 其主要作用是分出原油中沸點(diǎn)低于350的輕質(zhì)餾分油。拔頭原油經(jīng)換熱、常壓爐加熱至360370，形成的氣液混合物進(jìn)入常壓塔，塔頂壓力一般為130170千帕。塔頂出汽油（常頂油）。經(jīng)冷凝冷卻至40左右，一部分作塔頂回流，一部分作汽油餾分。各側(cè)線餾分油經(jīng)汽提塔汽提、換熱、冷卻后出裝置。各側(cè)線之間一般設(shè)12個(gè)中段循環(huán)回流。塔底是沸點(diǎn)高于350的常壓重油。 1.3 減壓蒸餾 其作用是從常壓重油中分出沸點(diǎn)低于500的

19、高沸點(diǎn)餾分油和渣油。常壓重油（也叫常壓渣油）的溫度為350左右，用熱油泵從常壓塔底部抽出送到減壓爐加熱。溫度達(dá)390400進(jìn)入減壓精餾塔。減壓塔頂一般不出產(chǎn)品或出少量產(chǎn)品（減頂油），直接與抽真空設(shè)備聯(lián)接，并采用頂循環(huán)回流方式（即從塔頂以下幾塊塔板處或減一線抽出口引出一部分熱流，經(jīng)換熱或冷卻后返回塔頂，這種回流方式可減少塔頂冷凝冷卻器負(fù)荷，降低塔頂管線壓力降等）。側(cè)線各餾分油經(jīng)換熱、冷卻后出裝置，作為二次加工的原料。各側(cè)線之間也設(shè)12個(gè)中段循環(huán)回流。塔底減壓渣油經(jīng)換熱、冷卻后出裝置，也可稍經(jīng)換熱或直接送至下道工序如焦化、溶劑脫瀝青等，作為熱進(jìn)料。 三段氣化(三塔流程)從上述流程來看，在原油蒸餾工

20、藝流程的初餾、常壓蒸餾和減壓蒸餾這三個(gè)部分中，油料在每一部分都經(jīng)歷了一次加熱-氣化-冷凝過程，故為三段氣化，通常叫做三塔流程。 三段氣化原油蒸餾工藝流程的特點(diǎn)： （1）初餾塔頂產(chǎn)品輕汽油是良好的催化重整原料，其含砷量小（催化重整催化劑的有害物質(zhì)），而且不含烯烴。大慶原油（含砷量高）生產(chǎn)重整原料時(shí)均設(shè)初餾塔。相反，加工大慶原油不要求生產(chǎn)重整原料，或加工原油含砷量低，則可采用閃蒸塔（閃蒸塔與初餾塔的差別在于前者不出塔頂產(chǎn)品，塔頂蒸氣進(jìn)入常壓塔中上部；而后者出塔頂產(chǎn)品，因而有冷凝和回流設(shè)施，而前者無），以節(jié)省設(shè)備和操作費(fèi)用。如果加工的原油含輕餾分很少，也可不設(shè)初餾塔或閃蒸塔，即采用兩段氣化流程。 (

21、2)常壓塔可設(shè)34個(gè)側(cè)線，生產(chǎn)溶劑油、煤油、（或噴氣燃料）、輕柴油、重柴油等餾分。（3）減壓塔側(cè)線出催化裂化或加氫裂化原料，產(chǎn)品較簡(jiǎn)單。原油蒸餾工藝流程的類型 之二、三2. 燃料潤(rùn)滑型3. 化工型 三、催化裂化石油煉制工藝的根本目的是：1）提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油品；2）增加品種,提高產(chǎn)品質(zhì)量。然而原油經(jīng)過一次加工所能得到的輕質(zhì)油品只占原油的1040%，其余為重質(zhì)餾分和殘?jiān)?；而且某些輕質(zhì)油品的質(zhì)量不高，例如，直餾汽油的辛烷值只有4060%左右。催化裂化技術(shù)是重油輕質(zhì)化的重要手段之一， 目前，我國(guó)汽油產(chǎn)量的70%、柴油產(chǎn)量的33%是由催化裂化裝置提供的，同時(shí)提供大量的液化石油氣作

22、為寶貴的化工原料和民用燃料。從經(jīng)濟(jì)效益而言，煉油企業(yè)中一半以上的效益是靠催化裂化取得的。因此，催化裂化工藝在石油加工的總流程中占據(jù)十分重要的地位。1、催化裂化的工藝特點(diǎn)以及其基本原理 催化裂化過程是使原料在有催化劑存在下，在470530的溫度和0.10.3兆帕的壓力條件下,發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),轉(zhuǎn)化成氣體、汽油、柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦碳的過程。催化裂化的原料一般是重質(zhì)餾分油，例如減壓餾分油（減壓臘油）和焦化餾分油等；隨著催化裂化技術(shù)和催化劑工藝的不斷發(fā)展，進(jìn)一步擴(kuò)大了催化裂化原料范圍，部分或全部渣油也可作催化原料。1.1催化裂化工藝特點(diǎn)輕質(zhì)油收率高，可達(dá)7080%，而原油初餾的輕質(zhì)油收率僅為1040

23、%。這里所說輕質(zhì)油是指汽油、煤油和柴油的總和。催化汽油的辛烷值較高，研究法辛烷值可達(dá)85以上。汽油的安定性也較好。催化柴油的十六烷值低，常與直餾柴油調(diào)合使用或經(jīng)過加氫精致提高十六烷值，以滿足規(guī)格要求。 催化裂化氣體產(chǎn)品約占1020左右，其中90%左右是C3 、C4（稱為液化石油氣）。C3 、C4組分中含大量烯烴。因此這部分產(chǎn)品是優(yōu)良的石油化工和生產(chǎn)高辛烷值汽油組分的原料。根據(jù)所用原料、催化劑和操作條件的不同，催化裂化各產(chǎn)品的產(chǎn)率和組成略有不同，大體上，氣體產(chǎn)率為1020%，汽油產(chǎn)率為3050%，柴油產(chǎn)率不超過40%，焦碳產(chǎn)率在57%左右。 根據(jù)所用原料、催化劑和操作條件的不同，催化裂化各產(chǎn)品的

24、產(chǎn)率和組成略有不同，大體上，氣體產(chǎn)率為1020%，汽油產(chǎn)率為3050%，柴油產(chǎn)率不超過40%，焦碳產(chǎn)率在57%左右。 1.2催化裂化的化學(xué)原理裂化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)以及縮合反應(yīng)是催化裂化的特征反應(yīng)。在烴類的催化裂化反應(yīng)過程中，裂化反應(yīng)的進(jìn)行，使大分子分解為小分子的烴類，這是催化裂化工藝成為重質(zhì)油輕質(zhì)化重要手段的根本依據(jù)；而氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)使催化汽油飽和度提高、安定性好；異構(gòu)化、芳構(gòu)化反應(yīng)是催化汽油辛烷值高的重要原因。 在催化裂化條件下,主要反應(yīng)的平衡常數(shù)很大,可視為不可逆反應(yīng),因而不受化學(xué)反應(yīng)平衡的限制;最主要的反應(yīng)-裂解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),其他一些反應(yīng),有的雖屬放熱反應(yīng),但不是主要反應(yīng),或者其放熱效應(yīng)較

25、小,因此,就整個(gè)催化裂化過程而言是吸熱過程.欲使反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行下去,必須不斷向反應(yīng)系統(tǒng)提供足夠的熱量.1.3催化裂化催化劑催化劑及催化作用的概念能夠改變化學(xué)反應(yīng)速度而自身不發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)稱為催化劑。這種改變化學(xué)反應(yīng)速度的作用叫做催化作用。催化裂化催化劑的種類工業(yè)上廣泛采用的裂化催化劑分為兩大類：無定形硅酸鋁催化劑和結(jié)晶形硅酸鋁催化劑。前者通常叫普通硅酸鋁催化劑（簡(jiǎn)稱硅酸鋁催化劑），后者稱沸石催化劑（通常叫分子篩催化劑）。2、 催化裂化工業(yè)裝置我國(guó)的催化裂化工業(yè)裝置絕大部分是技術(shù)先進(jìn)的提升管催化裂化（有些是由床層流化催化裂化裝置改建的。）2.1生產(chǎn)中常用的基本概念轉(zhuǎn)化率：總轉(zhuǎn)化率=（氣體+

26、汽油+焦碳）/新鮮原料油*100%回?zé)挷僮鳎河纸醒h(huán)裂化。由于新鮮原料經(jīng)過一次反應(yīng)后不能都變成要求的產(chǎn)品，還有一部分和原料油餾程相近的中間餾分。把這部分中間餾分送回反應(yīng)器重新進(jìn)行反應(yīng)就叫做回?zé)挷僮?。這部分中間餾分油就叫做回?zé)捰?。如果這部分循環(huán)油不去回?zé)挾鳛楫a(chǎn)品送出裝置，這種操作就叫做單程裂化。2.2催化裂化裝置的工藝流程 催化裂化裝置通常由三大部分組成，即反應(yīng)-再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。其中，反應(yīng)-再生系統(tǒng)是全裝置的核心部分，不同的裝置類型（如床層反應(yīng)式、提升管式、高低并列式以及同軸式），反應(yīng)-再生系統(tǒng)的工藝流程會(huì)略有差異，但是原理都是一樣的，這里，以高低并列式提升管催化裂化為例，對(duì)

27、幾大系統(tǒng)分述如下。反應(yīng)-再生系統(tǒng) 新鮮原料（減壓餾分油）經(jīng)過一系列換熱后與回?zé)捰突旌?，進(jìn)入加熱爐預(yù)熱到370左右（溫度過高會(huì)發(fā)生熱裂解），由原料油噴嘴以霧化狀態(tài)噴入提升管反應(yīng)器下部（油漿不經(jīng)過加熱直接進(jìn)入提升管），與來自再生器的高溫（約6507000催化劑接觸并立即氣化，油氣與霧化蒸汽以及預(yù)提升蒸汽一起攜帶著催化劑以78米/秒的線速向上流動(dòng)，邊流動(dòng)邊進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在470510的溫度下停留24秒，然后以1320米/秒的高線速通過提升管出口，經(jīng)快速分離器，大部分催化劑被分出落入沉降器下部，油氣攜帶少量催化劑經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器分出來夾帶的催化劑后進(jìn)入集氣室。通過沉降器頂部的出口進(jìn)入分餾系統(tǒng)。 積有焦

28、炭的待生催化劑由沉降器進(jìn)入其下面的汽提段，用過熱水蒸氣進(jìn)行汽提以脫除吸附在催化劑表面上的少量油氣。待生催化劑經(jīng)待生斜管、待生單動(dòng)滑閥進(jìn)入再生器，與來自再生器底部的空氣（由主風(fēng)機(jī)提供，接觸形成流化床層，進(jìn)行再生反應(yīng)，同時(shí)放出大量燃燒熱，以維持再生器足夠高的床層溫度（密相段溫度約為650680）。再生器維持0.150.25兆帕(表)的頂部壓力,床層線速約為0.71.0米/秒.再生后的催化劑含碳量小于0.2%,經(jīng)淹流管、再生斜管以及再生單動(dòng)滑閥返回提升管反應(yīng)器循環(huán)使用。 燒焦產(chǎn)生的再生煙氣，經(jīng)再生器稀相段進(jìn)入旋風(fēng)分離器，經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器分出攜帶的大部分催化劑，煙氣經(jīng)集氣室和雙動(dòng)滑閥排入煙囪（或去能量

29、回收系統(tǒng)）?；厥盏拇呋瘎┙?jīng)兩級(jí)料腿返回床層。 在再生過程中，少量催化劑細(xì)粉隨煙氣排入大氣或進(jìn)入分餾系統(tǒng)隨油漿排出，造成催化劑的損耗。為了維持反應(yīng)-再生系統(tǒng)的催化劑藏量，需要定期向系統(tǒng)補(bǔ)充新鮮催化劑。即使是催化劑損失很低的裝置，由于催化劑老化減活或受重金屬的污染，也需要放出一些催化劑，補(bǔ)充一些新鮮催化劑以維持系統(tǒng)內(nèi)平衡催化劑的活性。為此，裝置內(nèi)通常設(shè)有兩個(gè)催化劑儲(chǔ)罐，并配備加料和卸料系統(tǒng)。 保證催化劑在兩器間無法正常流向循環(huán)以及再生器有良好的流化狀況是催化裂化裝置的技術(shù)關(guān)鍵，除設(shè)計(jì)時(shí)準(zhǔn)確無誤外，正確操作也非常重要。催化劑在兩器間循環(huán)是由兩器壓力平衡決定的，通常狀況下，根據(jù)兩器壓差（0.020.0

30、4兆帕），由雙動(dòng)滑閥控制再生器頂部壓力；根據(jù)提升管反應(yīng)器出口溫度控制再生滑閥開度調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)量；根據(jù)系統(tǒng)壓力平衡要求由待生滑閥控制汽提段料位高度。 分餾系統(tǒng) 分餾系統(tǒng)的作用是將反應(yīng)-再生系統(tǒng)的產(chǎn)物進(jìn)行初步分離，得到部分產(chǎn)品和半成品。 由反應(yīng)-再生系統(tǒng)來的高溫油氣進(jìn)入催化分餾塔下部，經(jīng)裝有擋板的脫過熱段脫過熱后進(jìn)入分餾段，經(jīng)分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回?zé)捰秃陀蜐{（塔底抽出的帶有催化劑細(xì)粉的渣油）。富氣和粗汽油去吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；輕、重柴油經(jīng)汽提、換熱或冷卻后出裝置；回?zé)捰头祷胤磻?yīng)-再生系統(tǒng)進(jìn)行回?zé)?；油漿的一部分送反應(yīng)-再生系統(tǒng)回?zé)?，另一部分?jīng)換熱后循環(huán)回分餾塔（也可將其中一部分冷卻后

31、送出裝置）。將輕柴油的一部分經(jīng)冷卻后送至再吸收塔作為吸收劑（貧吸收油），吸收了C3 、C4組分的輕柴油（富吸收油）再返回分餾塔。為了取走分餾塔的過剩熱量以使塔內(nèi)氣、液負(fù)荷分布均勻，在塔的不同位置分別設(shè)有4個(gè)循環(huán)回流：頂循環(huán)回流、一中段回流、二中段回流和油漿循環(huán)回流。吸收-穩(wěn)定系統(tǒng) 如前所述，催化裂化生產(chǎn)過程的主要產(chǎn)品是氣體、汽油和柴油，其中氣體產(chǎn)品包括干氣和液化石油氣，干氣作為本裝置燃料氣燒掉，液化石油氣是寶貴的石油化工原料和民用燃料。所謂吸收穩(wěn)定，目的在于將來自分餾部分的催化富氣中C2以下組分與C3以上組分分離以便分別使用，同時(shí)將混入汽油中的少量氣體烴分出，以降低汽油的蒸氣壓，保證符合商品規(guī)

32、格。 吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)包括吸收塔、解吸塔、再吸收塔、穩(wěn)定塔以及相應(yīng)的冷換設(shè)備。有分餾系統(tǒng)油氣分離器出來的富氣經(jīng)氣體壓縮機(jī)升壓后，冷卻并分出凝縮油，壓縮富氣進(jìn)入吸收塔底部，粗汽油和穩(wěn)定汽油作為吸收劑由塔頂進(jìn)入，吸收了C3 、C4（以及部分C2）的富吸收油由塔底抽出送至頂部。穩(wěn)定塔的目的是將汽油中C4以下的輕烴脫除，在塔頂?shù)玫揭夯蜌猓ê?jiǎn)稱液化氣），塔底得到合格的汽油-穩(wěn)定汽油。 除以上三大系統(tǒng)外，現(xiàn)代催化裂化裝置（尤其是大型裝置）大都設(shè)有能量回收系統(tǒng)，其目的是最大限度的回收能量，降低能耗。常采用的手段有：利用煙氣輪機(jī)將高速煙氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；利用一氧化碳鍋爐（對(duì)非完全再生裝置）使煙氣中CO燃

33、燒回收其化學(xué)能；利用余熱鍋爐（對(duì)完全再生裝置）回收煙氣的顯熱，用以發(fā)生蒸汽。采用這些措施后，全裝置的能耗可大大降低。 2.3渣油催化裂化石油是一種非再生性的化石能源，儲(chǔ)量有限，隨著大規(guī)模開采，消耗量很大。因而近年來普遍出現(xiàn)了原油密度加大，渣油含量不斷增加，硫、氮以及重金屬等雜質(zhì)日益增多的明顯重質(zhì)化和劣質(zhì)化的現(xiàn)象，迫使煉廠必須節(jié)約使用原油，進(jìn)行深度加工以提高輕質(zhì)油收率。 從石油深加工的技術(shù)路線來講，不外乎脫碳和加氫兩條基本路線。各種加工方法無非是使原油中的氫碳原子進(jìn)行重新組合，加工至最終石油產(chǎn)品具有一定的氫碳原子比和氫含量水平。加氫裂化固然是一種有吸引力的重油深度加工技術(shù)，但由于加氫技術(shù)復(fù)雜，設(shè)

34、備制造困難以及一次性投資大等原因，近期內(nèi)重油加氫裂化在我國(guó)不大可能大規(guī)模發(fā)展。而催化裂化是重要的脫碳加工過程，又有著雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，尤其是近10年來，我國(guó)重油催化裂化技術(shù)取得了很大進(jìn)展，已有多套催化裂化裝置摻煉渣油，取得了經(jīng)驗(yàn)。因此，渣油催化裂化無疑是重油輕質(zhì)化的骨干技術(shù)。3、催化裂化裝置的主要設(shè)備 3.1提升管反應(yīng)器（1）直管式 （2）折疊式沉降器 ：作用是使來自提升管的油氣和催化劑分離，油氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分出所夾帶的催化劑后經(jīng)集氣室去分餾系統(tǒng)；由提升管快速分離器出來的催化劑靠重力在沉降器中向下沉降，落入汽提段。汽提段內(nèi)設(shè)有數(shù)層人字擋板和蒸汽吹入口,其作用是將催化劑夾帶的油氣用過熱水蒸氣吹出(

35、汽提),并返回沉降段,以便減少油氣損失和減小再生器的負(fù)荷. 3.2再生器：是催化裂化裝置的重要工藝設(shè)備，其作用是為催化劑再生提供場(chǎng)所和條件。它的結(jié)構(gòu)形式和操作狀況影響燒焦能力和催化劑損耗。再生器是決定整個(gè)裝置處理能力的關(guān)鍵設(shè)備。 3.3 單動(dòng)滑閥及雙動(dòng)滑閥3.3.1單動(dòng)滑閥:用于床層反應(yīng)器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化裝置。對(duì)提升管催化裂化裝置，單動(dòng)滑閥安裝在兩根輸送催化劑的斜管上，其作用是：正常操作時(shí)用來調(diào)節(jié)催化劑在兩器間的循環(huán)量，出現(xiàn)重大事故時(shí)用以切斷再生器與反應(yīng)沉降器之間的聯(lián)系，以防造成更大的事故。3.3.2雙動(dòng)滑閥:是一種兩塊閥板雙向動(dòng)作的超靈敏調(diào)節(jié)閥，安裝在再生器出口管線上（煙囪

36、），其作用是調(diào)節(jié)再生器的壓力，使之與反應(yīng)沉降器保持一定的壓差。 3.4取熱器 3.5主風(fēng)機(jī)、氣體壓縮機(jī)、煙氣輪機(jī)以及CO鍋爐、廢熱鍋爐等；常規(guī)設(shè)備：加熱爐、塔器、容器和機(jī)泵等。 四、催化重整催化重整是石油加工過程中重要的二次加工方法，其目的是用以生產(chǎn)高辛烷值汽油或化工原料-芳香烴，同時(shí)副產(chǎn)大量氫氣可作為加氫工藝的氫氣來源。 “重整”是指烴類分子結(jié)構(gòu)的重新排列，使之變?yōu)榱硗庖环N分子結(jié)構(gòu)的烴類。原料油中的正構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴在催化劑存在的條件下，經(jīng)“重整”轉(zhuǎn)化為異構(gòu)烷烴和芳烴，從而提高汽油的辛烷值或生產(chǎn)芳烴產(chǎn)品（苯、甲苯、二甲苯等）。這一加工過程就叫催化重整。采用鉑金屬催化劑叫鉑重整，用鉑-錸雙金屬催

37、化劑叫鉑-錸重整，采用多金屬催化劑就稱之為多金屬重整，總稱催化催化重整。生產(chǎn)芳烴為目的的重整裝置還包括芳烴抽提和芳烴分離部分。4.1典型工藝流程預(yù)分餾:其目的是根據(jù)產(chǎn)品要求對(duì)原料進(jìn)行精餾切取適宜的餾分。例如，生產(chǎn)芳烴時(shí)，切除小于60%的餾分。芳烴的抽提原理以及工藝流程 抽提原理:以生產(chǎn)芳烴產(chǎn)為目的時(shí)，由于重整產(chǎn)物是芳烴和非芳烴的混合物，必須設(shè)法將芳烴從混合物中分離出來。但是，混合物中芳烴和其他烴類的沸點(diǎn)很接近，很難用精餾的方法分離。目前仍然采用溶劑抽提法從重整產(chǎn)物中分離芳烴。溶劑抽提是分離混合物液體的方法之一，其特點(diǎn)是選用一種溶劑，它僅對(duì)混合液中某一組分具有高的溶解能力，而對(duì)其他組分溶解能力則

38、很弱，并且能形成兩個(gè)密度不同的液相，以便分離?？梢园堰@過程看作用一種溶劑將混合液中某一組分抽提出來，所以叫做抽提過程或萃取過程。 溶劑是芳烴抽提的關(guān)鍵因素，一般說來，溶劑應(yīng)具備以下條件：具有較高的溶解選擇性，即對(duì)芳烴的溶解能力大，對(duì)非芳烴的溶解能力小；與原料油的密度差大，便于形成兩個(gè)液相；與芳烴的沸點(diǎn)差的，便于溶劑與芳烴分離并回收后循環(huán)利用；熱及化學(xué)穩(wěn)定性好，以防止溶劑變質(zhì)和過多消耗；蒸發(fā)潛熱及比熱小，以降低過程中的熱能消耗；毒性及腐蝕性小，價(jià)廉易得等。 常用的溶劑有：二乙二醇醚、三乙二醇醚、四乙二醇醚、二甲基亞砜和環(huán)丁砜等。對(duì)于不同碳原子數(shù)不同族的烴類，在溶劑中的溶解度順序?yàn)椋悍紵N大于烯烴或

39、環(huán)烷烴大于烷烴對(duì)于不同碳原子數(shù)同族烴類，在溶劑中的溶解度順序?yàn)椋罕酱笥诩妆酱笥诙妆酱笥谥胤紵N大于輕質(zhì)烷烴大于重質(zhì)烷烴1、 抽提工藝流程抽提:經(jīng)脫戊烷以后的重整生成油從抽提塔中部進(jìn)入，與從塔頂噴淋而下的溶劑充分接觸，由于二者密度相差較大，在塔內(nèi)形成逆流抽提。塔下部注入從汽提塔頂抽出的芳烴（純度7080%）作為回流，以提高產(chǎn)品純度。富含芳烴的溶劑沉降在塔下部，稱取提物（或富溶劑），自塔底流出去汽提塔。非芳烴（稱提余物）從塔頂排出去非芳烴水洗塔。塔內(nèi)溫度維持在120150左右。壓力為0.8兆帕，溶劑比1217，回流比約為1.11.4。 提取物汽提:來自抽提塔底含有溶劑和芳烴的提取物，經(jīng)調(diào)節(jié)閥降低壓

40、后進(jìn)入汽提塔頂部。從汽提塔頂蒸出的回流芳烴冷凝后進(jìn)入回流芳烴罐，在罐內(nèi)回流芳烴與汽提水分離，回流芳烴用泵抽出經(jīng)換熱后打入抽提塔底作回流，以提高芳烴抽提的選擇性。芳烴以蒸氣形態(tài)從汽提塔中部流出，經(jīng)冷凝后進(jìn)入芳烴罐，分出水后用泵送往芳烴精餾部分。 溶劑回收從抽提塔頂出來的非芳烴（抽余油），經(jīng)換熱冷卻后進(jìn)入非芳烴水洗塔，用水洗去所含溶劑，非芳烴從塔頂引出裝置，水從塔底流出進(jìn)汽提水罐。一種是三塔流程，用來生產(chǎn)苯、甲苯、混合二甲苯和重芳烴；另一種是五塔流程，用來生產(chǎn)苯、甲苯、鄰二甲苯、間和對(duì)二甲苯、乙基苯和重芳烴。 來自抽提部分的芳烴先經(jīng)換熱和加熱后進(jìn)入白土塔，用白土塔吸附法除去其中的不飽和烴，從白土塔

41、底出來的混合芳烴與進(jìn)料換熱后進(jìn)入苯塔。由于塔頂產(chǎn)物中仍可能含有少量輕質(zhì)非芳烴，因此通常從塔上部側(cè)線抽出苯，經(jīng)冷卻后送出裝置。塔頂產(chǎn)物冷凝后進(jìn)入回流罐，然后用泵打回塔內(nèi)作回流。苯塔底用重沸器加熱。從苯塔塔底流出的物料再依次進(jìn)入甲苯塔和二甲苯塔，各塔底均設(shè)有重沸器以提供熱源，從甲苯塔頂?shù)玫郊妆?，從二甲苯塔頂?shù)玫蕉妆?，重芳烴則從二甲苯塔底流出。 五、加氫精制和加氫裂化加氫精制工藝是在一定的溫度和壓力、有催化劑和氫氣存在的條件下，使油品中的各類非烴化合物發(fā)生氫解反應(yīng)，進(jìn)而從油品中脫除，以達(dá)到精制油品的目的。加氫精制主要用于油品的精制，其主要目的是通過精制來改善油品的使用性能。加氫精制處理的油品很多，

42、如一次加工或二次加工得到的汽油、噴氣燃料、柴油等，也可以處理催化裂化原料、重油或渣油等。加氫精致還具有產(chǎn)品質(zhì)量好、液體收率高等優(yōu)點(diǎn)。因此，加氫精制已經(jīng)成為煉油廠中廣泛采用的加工過程，也正在取代其它類型的油品精制方法。 目前我國(guó)加氫精致技術(shù)主要用于二次加工汽油和柴油的精制，例如用于改善焦化柴油的顏色和安定性；提高渣油催化裂化柴油的安定性和十六烷值；從焦化汽油制取乙烯原料或催化重整原料。也用于某些原油直餾產(chǎn)品的改質(zhì)和劣質(zhì)渣油的預(yù)處理，如直餾噴氣燃料通過加氫精制提高煙點(diǎn)；減壓渣油經(jīng)過加氫預(yù)處理，脫除大部分的瀝青質(zhì)和金屬，可直接作為催化裂化原料。5.1加氫精制的基本原理加氫精制的主要反應(yīng)：加氫精制過程

43、中的主要化學(xué)反應(yīng)是加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫氧、烯烴的加氫飽和以及加氫脫金屬等。加氫精制工藝耗氫量要比同樣規(guī)模的加氫裂化少，通常采用重整副產(chǎn)氫或者用制氫裝置的氫氣。在加氫精制裝置中有大量的氫氣進(jìn)行循環(huán)，叫做循環(huán)氫。 5.2加氫裂化 重油輕質(zhì)化基本原理是改變油品的分子量和氫碳比，而改變分子量和氫碳比往往是同時(shí)進(jìn)行的，改變油品的氫碳比有兩條途徑，一是脫碳，二是加氫。熱加工過程，如熱裂化，焦化和催化裂化都屬于脫碳過程，它們的共同特點(diǎn)是要減小一部分油料的氫碳比，因此不可避免的要產(chǎn)生一部分氣體烴和氫碳比較小的縮合產(chǎn)物-焦炭和渣油，從而使脫碳過程的輕質(zhì)油收率不能太高。 加氫裂化屬于石油加工過程的加氫路線，是在催化劑存在下從外界補(bǔ)入氫氣以提高油品的碳?xì)浔?。加氫裂化?shí)質(zhì)上是加氫和催化裂化過程的有機(jī)結(jié)合，一方面能個(gè)使重質(zhì)油品通過裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油品，另一方面又可以防止象催化裂化那樣生成大量焦炭，而且還可以將原料中的硫、氮、氧化合物雜質(zhì)通過加氫除去，使烯烴飽和。因此，加氫裂化具有輕質(zhì)油收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好的突出優(yōu)點(diǎn)。隨著重質(zhì)原油以及進(jìn)口原油增多，加氫裂化的發(fā)展